CN201174804Y - 一种隔离式通用照明led驱动电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电子技术领域，涉及通用照明LED驱动电路。本实用新型包括输入整流电路、功率因素校正(PFC)控制电路、变压器浪涌电流和尖峰电压吸收电路、光耦隔离反馈电路、隔离式开关变压器和单向整流输出电路。本实用新型以安森美公司的电源管理芯片NCP1653为控制核心，检测开关变压器初级电流以实现功率因素校正功能；电路拓扑结构为反激、隔离式，工作模式为连续导通模式，具有功率因素校正、调光、恒流稳压输出和吸收开关元件导通瞬间的浪涌电流以及关断瞬间的尖峰电压的功能。同时本实用新型由于采用了电源管理芯片NCP1653，可以节省大量外围电路，从而具有成本低、体积小的优点，适合批量生产。

Description

一种隔离式通用照明LED驱动电路

技术领域

本实用新型属于电子技术领域，涉及通用照明LED(发光二极管)驱动电路，特别是一种隔离式高可靠性照明LED驱动电路。

背景技术

LED照明技术具有节能、环保、寿命长和易控制等优点，是21世纪最具发展前景的高技术领域之一，将取代白炽灯和日光灯成为照明市场的主导。在LED照明产业如此光明的前景下，针对照明领域的不同应用，各种LED灯驱动电路也在迅速的发展，其大都采用开关电源技术。但是，目前许多LED驱动电路采用的是非隔离式驱动结构或者不具有功率因素校正(PFC)功能的隔离式驱动结构，非隔离式LED驱动电路可靠性差，无PFC功能的LED驱动电路电源利用率低。另外，对于隔离式电路结构，由于存在隔离变压器，使得开关元件导通时会产生很大的浪涌电流，关断瞬间会产生很大尖峰电压，这会影响电源效率以及开关管的寿命。现有隔离式开关电源在开关元件关断瞬间的吸收电路比较成熟，而在开关元件导通时候的吸收电路很少，因此，如何既能吸收开关元件关断瞬间的尖峰电压，又能吸收开通瞬间的浪涌电流就成了一个技术难题。

实用新型内容

本实用新型克服现有LED驱动电路的不足，提供一种隔离式高性能通用照明LED驱动电路，该电路具有隔离式LED驱动电路可靠性高的特点，同时具有功率因素校正功能和调光功能，并且具有开关元件开启和关闭瞬间的浪涌吸收功能。

本实用新型详细技术方案如下：

一种隔离式通用照明LED驱动电路，由输入整流电路、调光控制电路、功率因素校正(PFC，Power Factor Correction)控制电路、变压器浪涌电流和尖峰电压吸收电路、光耦隔离反馈电路、隔离式开关变压器和单向整流输出电路组成，其特征在于：

调光控制电路由二极管D8和电容C11构成；功率因素校正控制电路包括由电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R11、R12、二极管D1、电容C1、C2、C3、C4、C5以及安森美公司的电源管理芯片NCP1653构成的PFC控制模块电路和由电阻R10、二极管D2、电容C9构成的NCP1653的启动电路组成；变压器浪涌电流和尖峰电压吸收电路由二极管D4、D5、电容C6、电感L1、L2构成；光耦隔离反馈电路由电阻R13、R14、R15、R16、R17、R18、电容C8、三极管Q2、三端器件TL431和光耦隔离器U2A、U2B构成；单向整流输出电路由变压器次级绕组、二极管D6、电感L3、电容C7、C10及作为负载的发光二极管LED1、LED2、......、LED19、LED20组成；

交流市电经整流电路整流后的输出端A接隔离式开关变压器T1初级绕组的端口C，整流电路的输出端B接地GND，两个输出端A、B之间通过电容C1相连；PWM调光信号接二极管D8的负极，二极管D8的正极接电源管理芯片NCP1653的管脚2，二极管D8的负极通过电容C11接芯片NCP1653的管脚6，也是芯片地GND_IC，二极管D8的正极通过电容C4接芯片地GND_IC；电源管理芯片NCP1653的管脚3一方面通过电容C3接芯片地GND_IC，另一方面依次通过电阻R2和电阻R1后接隔离式开关变压器T1初级绕组的端口C，电阻R1和电阻R2的连接点通过电容C2接芯片地GND_IC；电源管理芯片NCP1653的管脚4通过电阻R5接地GND；电源管理芯片NCP1653的管脚5通过电阻R9与电容C5的并联电路后接芯片地GND_IC；电源管理芯片NCP1653的管脚6接芯片地GND_IC；芯片地GND_IC与地GND之间通过电阻R7相连；电源管理芯片NCP1653的管脚7通过电阻R11接MOS开关管Q1的栅极，MOS开关管Q1的栅极同时通过电阻R12接芯片地GND_IC，MOS开关管Q1的源极接芯片地GND_IC，MOS开关管Q1的漏极通过电感L2接隔离式开关变压器T1初级绕组的端口D；电源管理芯片NCP1653的管脚8一方面通过电容C9接芯片地GND_IC，另一方面同时接二极管D2、二极管D3的负极和光耦隔离器受控部分U2B的集电极，二极管D2的正极通过电阻R10接隔离式开关变压器T1初级绕组的端口C，光耦隔离器受控部分U2B的发射极通过电阻R6接二极管D1的正极的同时通过电阻R3接芯片地GND_IC，二极管D1的负极通过电阻R4接电源管理芯片NCP1653的管脚1；电源管理芯片NCP1653的管脚1还依次通过电阻R4、电阻R8接电源管理芯片NCP1653的管脚8；二极管D3的正极接隔离式开关变压器T1反馈绕组的端口E，隔离式开关变压器T1反馈绕组的端口F接芯片地GND_IC；隔离式开关变压器T1初级绕组的端口C接二极管D4的负极，二极管D4的正极通过电容C6与隔离式开关变压器T1初级绕组的端口D相连；二极管D4的正极通过电感L1接二极管D5的负极相连，二极管D5的正极接芯片地GND_IC；隔离式开关变压器T1次级绕组的端口G接二极管D6的正极，端口H接输出地GND_out；二极管D6的负极一方面通过电容C10接输出地GND_out，另一方面依次通过电感L3、电容C7后接输出地GND_out；电感L3和电容C7的连接点一方面依次通过电阻R17、电阻R18接输出地GND_out，另一方面通过电阻R15接光耦隔离器控制部分U2A的正极；光耦隔离器控制部分U2A的负极同时接三极管Q2的集电极和三端器件TL431的负极，电阻R16与光耦隔离器控制部分U2A相并联；三端器件TL431的正极接输出地GND_out，三端器件TL431的控制极接电阻R17和电阻R18的连接点；三极管Q2的发射极接输出地GND_out，三极管Q2的基极一方面通过电容C8与三极管Q2的集电极相连，另一方面依次通过电阻R14、电阻R13后接输出地GND_out；

整个隔离式通用照明LED驱动电路工作时，作为负载的照明用发光二极管LED1、LED2、...LED19和LED20串联后的正端接电感L3和电阻R15的连接点，负端接电阻R13和电阻R14的连接点。

本实用新型具有以下特点：

1、采用安森美公司的电源管理芯片NCP1653为控制核心，检测开关变压器T1的初级电流，实现功率因素校正。

2、该电路的拓扑结构为隔离式反激(FlyBack)电路，工作模式为连续导通模式(CCM，Continuous Current Mode)。

3、由二极管D8和电容C11构成调光控制电路，可以用PWM波对LED亮度进行调节，因而具有调光功能。

4、由电阻R13、R14、R15、R16、R17、R18、电容C8、三极管Q2、三端器件TL431和光耦隔离器(U2A、U2B)构成隔离型反馈电路，保证恒流稳压输出，实现过流和LED开路保护。

5、由二极管D4、D5、电容C6、电感L1、L2构成变压器浪涌电流和尖峰电压吸收电路，具有吸收开关元件导通瞬间的浪涌电流和关断瞬间的尖峰电压的功能。

综上所述，本发明所述的隔离式通用照明LED驱动电路具有功率因素校正、调光、横流稳压输出和吸收开关元件导通瞬间的浪涌电流以及关断瞬间的尖峰电压的功能。同时本发明由于采用了电源管理芯片NCP1653，可以节省大量外围电路，从而具有成本低、体积小的优点，适合批量生产。

附图说明

图1是本实用新型电路图。

具体实施方式

如图1，电路主要由NCP1653、隔离式开关变压器T1、浪涌吸收电路(二极管D4、D5、电容C6、电感L1、L2)、光耦隔离器(U2A、U2B)及电阻、电容构成，NCP1653的CS管脚(第4管脚)检测支路的电流以改变脉冲宽度，实现PFC，由二极管D4、D4、D5、电感L1、电容C6吸收开关管关断瞬间产生的尖峰电压，电感L2吸收开关管导通瞬间产生的浪涌电流，NCP1653的FB管脚(第1管脚)检测光耦隔离器的反馈信号，实现输出过流和LED开路保护功能，NCP1653的V_control管脚(第2管脚)经二极管D8接入PWM控制信号可实现LED调光功能。

Claims (1)

1、一种隔离式通用照明LED驱动电路，由输入整流电路、调光控制电路、功率因素校正控制电路、变压器浪涌电流和尖峰电压吸收电路、光耦隔离反馈电路、隔离式开关变压器和单向整流输出电路组成，其特征在于：

调光控制电路由二极管D8和电容C11构成；功率因素校正控制电路包括由电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R11、R12、二极管D1、电容C1、C2、C3、C4、C5以及安森美公司的电源管理芯片NCP1653构成的PFC控制模块电路和由电阻R10、二极管D2、电容C9构成的NCP1653的启动电路组成；变压器浪涌电流和尖峰电压吸收电路由二极管D4、D5、电容C6、电感L1、L2构成；光耦隔离反馈电路由电阻R13、R14、R15、R16、R17、R18、电容C8、三极管Q2、三端器件TL431和光耦隔离器U2A、U2B构成；单向整流输出电路由变压器次级绕组、二极管D6、电感L3、电容C7、C10及作为负载的发光二极管LED1、LED2、......、LED19、LED20组成；

交流市电经整流电路整流后的输出端A接隔离式开关变压器T1初级绕组的端口C，整流电路的输出端B接地GND，两个输出端A、B之间通过电容C1相连；PWM调光信号接二极管D8的负极，二极管D8的正极接电源管理芯片NCP1653的管脚2，二极管D8的负极通过电容C11接芯片NCP1653的管脚6，也是芯片地GND_IC，二极管D8的正极通过电容C4接芯片地GND_IC；电源管理芯片NCP1653的管脚3一方面通过电容C3接芯片地GND_IC，另一方面依次通过电阻R2和电阻R1后接隔离式开关变压器T1初级绕组的端口C，电阻R1和电阻R2的连接点通过电容C2接芯片地GND_IC；电源管理芯片NCP1653的管脚4通过电阻R5接地GND；电源管理芯片NCP1653的管脚5通过电阻R9与电容C5的并联电路后接芯片地GND_IC；电源管理芯片NCP1653的管脚6接芯片地GND_IC；芯片地GND_IC与地GND之间通过电阻R7相连；电源管理芯片NCP1653的管脚7通过电阻R11接MOS开关管Q1的栅极，MOS开关管Q1的栅极同时通过电阻R12接芯片地GND_IC，MOS开关管Q1的源极接芯片地GND_IC，MOS开关管Q1的漏极通过电感L2接隔离式开关变压器T1初级绕组的端口D；电源管理芯片NCP1653的管脚8一方面通过电容C9接芯片地GND_IC，另一方面同时接二极管D2、二极管D3的负极和光耦隔离器受控部分U2B的集电极，二极管D2的正极通过电阻R10接隔离式开关变压器T1初级绕组的端口C，光耦隔离器受控部分U2B的发射极通过电阻R6接二极管D1的正极的同时通过电阻R3接芯片地GND_IC，二极管D1的负极通过电阻R4接电源管理芯片NCP1653的管脚1；电源管理芯片NCP1653的管脚1还依次通过电阻R4、电阻R8接电源管理芯片NCP1653的管脚8；二极管D3的正极接隔离式开关变压器T1反馈绕组的端口E，隔离式开关变压器T1反馈绕组的端口F接芯片地GND_IC；隔离式开关变压器T1初级绕组的端口C接二极管D4的负极，二极管D4的正极通过电容C6与隔离式开关变压器T1初级绕组的端口D相连；二极管D4的正极通过电感L1接二极管D5的负极相连，二极管D5的正极接芯片地GND_IC；隔离式开关变压器T1次级绕组的端口G接二极管D6的正极，端口H接输出地GND_out；二极管D6的负极一方面通过电容C10接输出地GND_out，另一方面依次通过电感L3、电容C7后接输出地GND_out；电感L3和电容C7的连接点一方面依次通过电阻R17、电阻R18接输出地GND_out，另一方面通过电阻R15接光耦隔离器控制部分U2A的正极；光耦隔离器控制部分U2A的负极同时接三极管Q2的集电极和三极管TL431的负极，电阻R16与光耦隔离器控制部分U2A相并联；三端器件TL431的正极接输出地GND_out，三端器件TL431的控制极接电阻R17和电阻R18的连接点；三极管Q2的发射极接输出地GND_out，三极管Q2的基极一方面通过电容C8与三极管Q2的集电极相连，另一方面依次通过电阻R14、电阻R13后接输出地GND_out；

整个隔离式通用照明LED驱动电路工作时，作为负载的照明用发光二极管LED1、LED2、...LED19和LED20串联后的正端接电感L3和电阻R15的连接点，负端接电阻R13和电阻R14的连接点。

Images